装载机超越离合器制造工艺改进

作者：柳工集团 陈湘源 梁伟森 容丽萍

欢迎访问e展厅 展厅 3 传动/转向/制动系统展厅 变速箱, 离合器, 制动系统... 我公司装载机采用的是滚柱摩擦式超越离合器（见图1）。超越高合器的外环齿轮3与内环凸轮2同向旋转，前者快过后者时离合器接合；后者超过前者时，离合器脱开。超越离合器的这种楔紧和脱开是随着外载荷的变化而自动进行的，不需要人为控制。超越离合器的主要零件精度要求高，加工难度大，制造的误差将直接影响其装配质量和整机的可靠性。 由产品质量反馈信息量的增加知，在产品结构未动的情况下，其质量与制造质量有直接关系。经拆检研究得知，超越离合器损坏的主要原因如下： (1）外环齿轮3的尺寸及形位公差不稳定；内滚道面硬度普遍偏低。 （2）内环凸轮 2的 20个平面的尺寸 H及位置度公差超差。 （3）隔离环 6的 20个槽的位置度公差超差。 为改进其制造质量，确定的主要零件的关键特性值如下： (1）外环齿轮3：孔D同轴度公差0．03mm，渗碳、淬火硬度HRC58－64及渗碳层深度0．8－1．2mm。 （2）内环凸轮 2： 20个平面的尺寸 H及位置度公差0． 015 mm。 （3）隔离环 6： 20个槽的位置度公差 0． 10 mm（ L）。 （4）中问输人轴1：装轴承位置对中心轴线的同轴度公差0．025mm。 （5）滚柱7：同组内滚柱最大与最小尺寸之差不超过0． 005 mm。 根据主要零件的关键特性值，制定了过程质量控制表，对设备、工艺（含检测）、工装及质量提出了详细的要求，并对工艺规程进行了完善，使关键工序的操作及控制有了可靠的依据，具体实施情况如下。 1．外环齿轮（见图2） （1）解决内滚道面硬度偏低问题外环齿轮结构比较特殊，按常规热处理工艺进行处理时，碳势趋势不好，渗碳层常常小于规定的深度；淬火后孔D开口端易收缩，过多的磨削量使磨削后的表面硬度往往不能达到设计要求。在使用中表面负荷大，易被滚柱压陷，严重影响寿命。 齿轮在渗碳炉中及淬火过程中的装央及分布将导致工件畸变和硬度不够，除了淬火介质的温度是影响畸变的因素外，齿轮冷却时周边冷却速度是否一致是另一重要因素。通过试验一解剖一检测一再试验，掌握了其变化规律。试验表明，在同一渗碳层条件下，不同的淬火条件会明显地影响有效硬化层深度。为此，改变了渗碳装炉方式，以保证渗碳时气氛畅通和淬火时冷却均匀，增加渗碳淬火有效硬化层深度，使有效硬化层深度从0． 25－ 0． 3 5mm增加至 0． 6－ 0． 7mm；适当减少了渗碳淬火后的磨削余量，将磨削加工余量从 0． 20－ 0． 3 5mm降至 0． 15－ 0．30mm；降低了磨削速度，使装工件的主轴转速从 160r／min降至 70r／min；提高了冷却能力，防止磨削过程过热。上述措施保证磨削后孔D表面硬度达到要求，详见图3。 （2）确保尺寸精度及形位公差孔D的同轴度公差0． 03mm为关键特性值，必须满足此设计要求。我们用小锥度芯轴代替了圆柱芯轴定位，以消除定位间隙，提高了定位精度；改变了原加工工艺，将车削改为磨削；采用了碗形砂轮精磨孔，满足了设计要求。 2．内环凸轮（见图4） 工艺关键是如何保证20个平面的尺寸H及位置度公差 0． 015 m。 (1）加工内环凸轮 20个平面的精磨加工在精密平面磨床上进行，以弹性涨套靠平端面涨紧内孔定位（轴向），用一铰制孔圆周方向定位，精密型分度头分度，装央工件前校准芯轴正、侧母线。上述措施确保了工件装夹的位置正确。 以检测20个平面的尺寸H及位置度公差（0． 015mm），是一种对中心轴线等距而均匀错开平面间的尺寸要求，要进行技术测量是比较困难的。通常的检测方法是用三座标测量机进行抽检，但成本高，效率低，不能满足生产检验需要。为了既保证检验质量，又能满足全检需要，我们采用综合性的直接相对量法，设计了一套内凸轮检测工具。经使用验证，该检具能测量内环凸轮ZH的公差，并具有精度高。生产率高、劳动强度小、要求的测量技术水平也不高等特点。检测工具主要结构见图5，工件孔D被小锥度芯轴（1：3000）定位并由斜铁楔紧，安装在两个固定顶尖上，芯轴具有ZH精度的外圆柱面，专用表座可沿导轨作径向和轴向移动，从千分表上可读出被量平面与ZH精度的圆柱面最高母线的差值，该差值可以作为判断尺寸H的依据。 3．隔离环（见图6） 由于此零件为薄壁件，易变形，基准孔D的国度误差直接影响20个槽的位置度，所以加工时必须先保证基准孔D的圆度。 （1）消除工件的装夹变形精车时将三爪卡盘装夹工件改用专门设计的夹具装夹，以外圆定位，用压板压紧端面，以消除装夹后的弹性变形，精车后孔D的圆度公差从原来的0．20－0．25mm降至0．02－0．05mm。 （2）对槽进行精确定位铣20个槽时，首先选用能满足加工精度的分度头。利用铣夹具（见图6）上的对刀装置使铣刀对中，加工过程中控制好定位间隙。其次在调整工装、刀具时，必须使分度盘的轴心线与顶尖轴心线的同轴度误差不大于0．02mm，使加工的零件达到设计要习（见附表）。 零件序号 1＃ 2＃ 3＃ 4＃ 5＃ 20个槽的位置度公差0．10mm（L） 0．0480 0． 1676 0． 1142 0． 1448 0.1948 孔D的圆度公差0． 06 mm 0． 0319 0． 0455 0． 0291 0．0442 0.0174 零件序号 6＃ 7＃ 8＃ 9＃ 10＃ 20个槽的位置度公差0．10mm（L） 0．0996 0．1580 0．0486 0．2050 0． 1156 孔D的圆度公差 0． 06 mm 0．0337 0．0332 0．0292 0．0382 0． 0218 4．中间输入轴（见图1） 轴类零件在热处理过程中易发生弯曲变形，精加工时若不注意修正就会发生质量问题，直接影响超越离合器总成的装配及使用寿命。所以在磨削加工前，首先要挤压中心孔，保证渐开线外花键径跳不大于 0． 02 mm，然后以两端中心孔定位磨削装轴承位置的外圆，保证同轴度公差要求。 5．滚柱（见图1） 滚柱的制造精度要求较高，但难度不大。问题在于装配时同组内20个滚柱的尺寸差别，它对超越离合器的承载能力及使用寿命有很大的影响。因此，在装配前用国度仪进行分组选配，保证同组内滚往最大与最小尺寸之差不超过0．005 mm。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (6/2/2004)